劉 輝 宋 穎 安晶剛

在用西門子mCT型PET/CT性能測試分析研究*

劉 輝①宋 穎①安晶剛①

目的：建立mCT型PET/CT性能測試流程、方法學，開展技術(shù)評估。方法：依據(jù)國家標準GB17589-2011“X射線計算機斷層攝影裝置質(zhì)量保證檢測規(guī)范”和美國國家電氣制造商協(xié)會(NEMA)NU 2-2007標準，利用核醫(yī)學性能測試模體以及CT模體，對Siemens mCT型的PET/ CT設(shè)備進行性能測試。結(jié)果：空間分辨力(FWHM): 1 cm處橫向4.16 mm，軸向4.04 mm；10 cm處橫向4.92 mm，軸向5.74 mm；系統(tǒng)靈敏度為9.6 s-1·kBq-1、散射分數(shù)：35.4%、計數(shù)丟失和隨機符合：1.69×105 s-1。PET性能指標依據(jù)國家標準，參考廠商標準及CT性能指標，測試結(jié)果均合格。結(jié)論：所采用的測試方法有效，測試技術(shù)流程符合國家標準GB 17589-2011。堅持定期用于PET/CT質(zhì)量控制，對滿足臨床應(yīng)用將起到技術(shù)保障作用。

正電子發(fā)射斷層掃描；體層攝影術(shù)，X線計算機；性能測試；質(zhì)量控制

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.11.005

[First-author’s address] Laboratory for Quality Control of Radiological Devices, Institute of Radioactive Protection and Nuclear safety, Chinese CDC, Beijing 100088, China.

近年來，核醫(yī)學設(shè)備發(fā)展迅速。隨著PET新技術(shù)不斷的發(fā)展、推新、系統(tǒng)時間分辨率和空間分辨率的提升以及飛行時間和超高清(high definition，HD)技術(shù)在臨床上的應(yīng)用，圖像對比度得到極大的提升，患者或受檢者注射的18F-氟代脫氧葡萄糖(18F-flurodeoxyglucose，18F-FDG)顯像藥物有所減少，而圖像質(zhì)量能夠得到提升。然而，PET/CT系統(tǒng)程序的更新，造成不同廠商、甚至同一廠商不同型號的設(shè)備性能測試程序不盡相同[1-2]。因此，跟進檢測方法、規(guī)范技術(shù)流程甚為重要。本研究針對西門子公司生產(chǎn)的mCT型PET/CT性能的測試，建立測試方法學、指標與質(zhì)量控制技術(shù)流程，保障PET/CT在影像診斷中的有效應(yīng)用，以滿足其在臨床中的圖像采集[3]。

1 PET/CT性能測試材料與指標

1.1 測試材料

(1)PET。放射性藥物18F、毛細玻璃管(內(nèi)徑1 mm)、空間分辨力模體支架以及測量靈敏度使用的5層套管，測量散射分數(shù)以及噪聲等效計數(shù)率(noise equivalent count rate，NECR)的聚乙烯模體。

(2)CT。CT計量儀，CT劑量模體，CT模體，水平儀。

1.2 測試性能指標

(1)PET性能指標。性能測試內(nèi)容主要包括空間分辨力、系統(tǒng)靈敏度、散射分數(shù)、計數(shù)丟失和隨機符合等[4]。

(2)CT性能指標。主要包括加權(quán)CT劑量指數(shù)CTDIw、CT值(水)、均勻性、高對比分辨力、低對比可探測能力、CT值線性以及診斷床定位精度等[5]。

2 PET/CT性能測試方法

依據(jù)美國電氣制造商協(xié)會(NEMA)2007標準和我國國家標準GB 17589-2011“X射線計算機斷層攝影裝置質(zhì)量保證檢測規(guī)范”，對西門子公司生產(chǎn)的mCT型PET/CT進行性能測試。

2.1 PET性能測試

PET性能測試需要放射性藥物18F離子或者合成后的FDG均可，測試中需要使用經(jīng)過校準合格的放射性活度計進行活度測量[6]。在性能測試之前需要對PET/ CT進行校準，以便測試順利進行[7]。首先通過Service Software進入NEMA2007操作界面，包括Scatter、Resolution、Sensitivity(0 cm)、Sensitivity(10 cm)，如圖1所示。

圖1 NEMA2007操作界面圖

2.1.1 空間分辨率

(1)準備放射性藥物18F，其濃度水平＞1.11×109Bq/ml；用毛細管制作1個1 mm×1 mm×1 mm左右的小點源，將空間分辨率支架放置于PET/CT的定位床板上，通過激光燈定位，確定X軸、Y軸和Z軸位置坐標及中心點；將制作好的毛細管點源放置于坐標處(0，1)位置，通過PET/CT掃描將點源推送至PET掃描的中心。

(2)點擊圖1中的Resolution按鈕，進入空間分辨率采集程序，輸入相關(guān)信息，源類型選擇點源?？臻g分辨率需要依次采集(0，1，1/2)、(0，1，1/4)、(10，0，1/4)、(10，0，1/2)、(0，10，1/2)及(0，10，1/4)6個位置(如圖2所示)。

圖2 空間分辨率點源信息編輯圖

(3)點擊Continue按鈕進入空間分辨率點源位置提示界面，根據(jù)提示進行點源位置擺放，首先點擊Locate進行位置確認(如圖3所示)。

圖3 空間分辨率點源位置提示圖

(4)根據(jù)空間分辨率點源軸向位置分析結(jié)果進行位置調(diào)整，確定好位置后返回圖3點擊Go按鈕進行數(shù)據(jù)采集。每次采集6個點時均需要點擊Locate確認其位置是否準確，采集完成后程序會自動進行圖像重建和計算，且直接給出分析結(jié)果[8]?？臻g分辨率點源軸向位置分析界面如圖4所示。

圖4 空間分辨率點源軸向位置分析圖

2.1.2 系統(tǒng)靈敏度

(1)準備放射性藥物18F＞7.4×106Bq，體積為2.5 ml，使用放射性活度計測量準確的活度，然后將藥物注射到靈敏度線源管中，此時需要準確記錄注射到線源管中的活度和時間[9]。

(2)將靈敏度支架放置于PET/CT的定位床板上，通過激光燈定位，確定X軸、Y軸和Z軸位置坐標與中心點。

(3)靈敏度性能測試的位置為R0和R10，將靈敏度模體(5層套管)放置于R0位置，注入需測試靈敏度的18F藥物線源管插入套管中，然后通過PET/CT掃描將點源推送到PET掃描的中心。點擊圖1中Sensitivity(0 cm)進入靈敏度測試程序(如圖5所示)。

圖5 靈敏度線源信息編輯圖

(4)輸入相關(guān)信息，尤其注意需要輸入準確的注射時間和活度，源類型選擇line，長度為70 cm；然后點擊Continue按鈕進入靈敏度鋁管信息程序，確認源的位置后點擊Go，結(jié)束時取下一層套管后按照提示再點擊Go，直至五層均掃描采集結(jié)束(如圖6所示)。

圖6 靈敏度鋁管信息圖

采集完成5幅圖像的程序后，軟件會自動進行計算得出測試結(jié)果。R10位置的靈敏度測試方法與R0相同。

2.1.3 散射分數(shù)、計數(shù)丟失及隨機符合NECR測量

測量散射分數(shù)、計數(shù)丟失及隨機符合NECR兩個性能指標時，使用同一個采集即可同時得出兩個結(jié)果，測量時18F藥物劑量約為9.15×108Bq。放射源的灌注方法與sensitivity(0 cm、10 cm)的測試相同。

(1)將放射源注入散射分數(shù)線管中，記錄好剩余本底、注射的放射性藥物活度以及注射時間等[10]。

(2)將散射分數(shù)線源的位置為散射分數(shù)模體的6點方向，散射分數(shù)模型放置于診斷床，依據(jù)激光燈定位，調(diào)整床高度，將模型的中心調(diào)到機架中心點，位置調(diào)整好后將模型固定在診斷床板上。

(3)使用PET/CT掃描程序定位，將模型的中心移送至PET的中心。點擊圖1中Scatter進入靈敏度測試散射分數(shù)線源信息編輯中，輸入相關(guān)信息，尤其注意需輸入準確的注射時間和活度，線源選擇類型長度為70 cm；然后點擊Continue按鈕進行數(shù)據(jù)采集。采集結(jié)束后計算機會自動重建并輸出測試結(jié)果(如圖7所示)。

圖7 散射分數(shù)線源信息編輯圖

2.2 CT測量

依據(jù)國家標準GB 17589-2011“X射線計算機斷層攝影裝置質(zhì)量保證檢測規(guī)范”，測量CT性能主要指標使用的模體主要為水模、CT性能測試模體Catphan 600、CT頭部劑量模體、CT劑量儀以及規(guī)格為50 cm的鋼尺。CT性能檢測較為普及，具體測量方法依據(jù)國家標準檢測規(guī)范進行[11]。

3 PET/CT性能測試結(jié)果

mCT型PET/CT測試結(jié)果經(jīng)過與出廠指標相比較，參照國家標準GB 17589-2011“X射線計算機斷層攝影裝置質(zhì)量保證檢測規(guī)范”進行對比，所有測試結(jié)果均合格[12]，見表1、表2。

4 結(jié)論

在對核醫(yī)學設(shè)備mCT型PET/CT質(zhì)量控制的過程中，對不合格指標及時進行校準，以保證設(shè)備的正常使用和提高設(shè)備的使用壽命，提升臨床影像的圖像質(zhì)量[13]。PET/CT的空間分辨率是指PET圖像經(jīng)過重建后分辨出兩個相鄰點源的能力，是PET測試中極其重要的指標，該指標對臨床診斷至關(guān)重要[14]。系統(tǒng)靈敏度指PET從單位活度下的放射性藥物單位時間內(nèi)能夠探測到的真符合計數(shù)事件，為了保證獲得足夠的電子與正電子發(fā)生湮滅，必須采用足夠多的材料包圍放射性藥物以提供大量的電子，使18F發(fā)射的正電子能夠全部發(fā)生湮滅而產(chǎn)生γ射線對[15]。同時，四周的材料會使發(fā)生湮滅而產(chǎn)生的γ射線發(fā)生衰減，這樣就不能達到測量中無衰減干擾。為了獲取無衰減干擾時測量的靈敏度，包圍18F藥物線源的材料(即5層套管)需要是均勻且已知衰減系數(shù)的，方能推導(dǎo)得出無吸收介質(zhì)情況下的靈敏度。計數(shù)丟失和隨機符合測量需要較高的放射性活度藥物來進行測量，其測量結(jié)果所表示的是PET系統(tǒng)計數(shù)率特性。為了測量散射分數(shù)，需要避免隨機符合計數(shù)以及死時間對散射計數(shù)的影響，散射分數(shù)測量需要在低放射性藥物活度的情況下進行測量，即隨機符合計數(shù)率小于真符合計數(shù)率的1%。因此，在測量散射分數(shù)以及計數(shù)丟失和隨機符合測量指標時一定要遵守廠商的推薦活度，以能保證測量計數(shù)丟失和隨機符合指標時其峰值的出現(xiàn)。

表1 PET性能指標測試結(jié)果

表2 CT性能指標測試結(jié)果

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Research on performance tests and evaluation for mCT PET/CT

LIU Hui, SONG Ying, AN Jing-gang
China Medical Equipment,2015,12(11)∶14-17.

Objective∶ It is to discuss results and significance of PET/CT in the performance tests. Methods∶ According to NEMA NU 2-2007 Performance Measurements of Positron Emission Tomographs and GB 17589-2011 specifications for quality assurance test for computed tomography X-ray scanners standards, with phantoms of nuclear medicine and CT, performance testing was done. Results∶ Spatial Resolution (FWHM): transverse 1 cm 4.16 mm, axial: 1 cm 4.04 mm, transverse 10 cm 4.92 mm, axial: 10 cm 5.74 mm. Sensitivity: 9.6 s-1·kBq-1, scatter fraction: 35.4%, peak NEC rate: 1.69×105 s-1. Conclusion∶ According to manufacturers and national standards, the results of performances testing are up to standard. It is necessary to enhance the effect of in quality control(QC) of PET/CT and the fundamentality of the performance tests, so that the devices come to the demands for clinical practice.

Positron-emission tomography; Tomography, X-ray computed; Performance tests; Quality control

劉輝，男，(1985- )，碩士，助理研究員。中國疾病預(yù)防控制中心輻射防護與核安全醫(yī)學所放射診療設(shè)備質(zhì)量控制實驗室 輻射防護與核應(yīng)急中國疾病預(yù)防控制中心重點實驗室，從事核醫(yī)學設(shè)備質(zhì)量控制工作。

1672-8270(2015)11-0014-04

R812

A

2015-03-06

衛(wèi)生部衛(wèi)生公益性行業(yè)科研專項(201002009)“輻射危害控制與核輻射衛(wèi)生應(yīng)急處置關(guān)鍵技術(shù)研究及其應(yīng)用”

①中國疾病預(yù)防控制中心輻射防護與核安全醫(yī)學所放射診療設(shè)備質(zhì)量控制實驗室 輻射防護與核應(yīng)急中國疾病預(yù)防控制中心重點實驗室北京 100088